Восстановление оксидных соединений ниобия пара́ми кальция

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Исследовано восстановление оксидных соединений ниобия пара́ми кальция при температуре 1023–1123 K. При помощи термодинамического моделирования с использованием программного комплекса TERRA рассчитана адиабатическая температура восстановления кальцием пентаоксида ниобия (3020 K) и ниобата Mg4Nb2O9 (2525 K). Определено влияние температуры процесса, продолжительности выдержки и крупности частиц порошка прекурсора на степень восстановления, удельную поверхность и пористую структуру порошков ниобия.

About the authors

Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья
им. И.В. Тананаева – обособленное подразделение ФИЦ “Кольский научный центр Российской
академии наук”

Author for correspondence.
Email: m.kryzhanov@ksc.ru
Россия, 184209, Мурманская обл., Апатиты, Академгородок, 26А

Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья
им. И.В. Тананаева – обособленное подразделение ФИЦ “Кольский научный центр Российской
академии наук”

Email: m.kryzhanov@ksc.ru
Россия, 184209, Мурманская обл., Апатиты, Академгородок, 26А

References

  1. Fischer V., Störmer H., Gerthsen D. et al. Niobium as New Material for Electrolyte Capacitors with Nanoscale Dielectric Oxide Layers // Proc. VII lnt. Conf. on Properties and Applications of Dielectric Materials. (June 1–5, 2003) Nagoya, 2003. P. 1134–1137. https://doi.org/10.1109/ICPADM.2003.1218623
  2. Pozdeev Y. Comparison of Tantalum and Niobium Solid Electrolytic Capacitors // T.I.C. Bull. 1998. № 94. P. 2–5.
  3. Serjak W.A., Scheckter L., Tripp T.B. et al. Niobium, a New Materials for Capacitors // Passive Compon. Ind. 2000. Nov./Dec. P. 17–20.
  4. Zillgen H., Stenzel M., Lohwasser W. New Niobium Capacitors with Stable Electrical Parameters // Act. Passive Electron. Compon. 2002. V. 25. P. 147–153. https://doi.org/10.1080/0882751021000001528
  5. Елютин А.В., Патрикеев Ю.Б., Воробьёва Н.С. и др. Материал для анодов электролитических и оксидно-полупроводниковых конденсаторов: Пат. 1556420. РФ. Б.И. № 4. С. 92.
  6. Grabis J., Munter R., Blagoveshchenskiy Yu. et al. Plasmochemical Process for the Production of Niobium and Tantalum Nanopowders // Proc. Est. Acad. Sci. 2012. V. 61. № 2. P. 137–145. https://doi.org/10.3176/proc.2012.2.06
  7. Исаева Н.В. Плазмохимические порошки тантала и ниобия для производства электролитических конденсаторов // Перспективные материалы. 2008. Спец. вып. (5). С. 402–407.
  8. Колосов В.Н., Мирошниченко М.Н., Орлов В.М. и др. Влияние условий натриетермического восстановления на характеристики ниобиевых порошков // Расплавы. 2008. № 5. С. 89–94.
  9. Yoon J., Lee G., Hong S. et al. Characteristics of Niobium Powder Used Capacitors Produced by Metallothermic Reduction in Molten Salt // Curr. Nanosci. 2014. V. 10. № 1. P. 131–134. https://doi.org/10.2174/1573413709666131109003032
  10. Yoon J., Goto S., Kim B.I. Characteristic Variation of Niobium Powder Produced under Various Reduction Temperature and Amount of Reductant Addition // Mater. Trans. 2010. V. 51. № 2. P. 354–358. https://doi.org/10.2320/matertrans.M2009192
  11. Yoon J. The Fabrication of Niobium Powder by Sodiothermic Reduction Process // Int. J. Refract. Met. Hard Mater. 2010. V. 28. № 2. P. 265–269. https://doi.org/10.1016/j.ijrmhm.2009.10.009
  12. Yoon J.S., Cho S.W., Kim Y.S., Kim B.I. The Production of Niobium Powder and Electric Properties of Niobium Capacitors // Met. Mater. Int. 2009. V. 15. № 3. P. 405–408. https://doi.org/10.1007/s12540-009-0405-0
  13. Крыжанов М.В., Орлов В.М., Сухоруков В.В. Термодинамическое моделирование магнийтермического восстановления тантала и ниобия из пентаоксидов // Журн. прикл. химии. 2010. Т. 83. Вып. 3. С. 380–385.
  14. Орлов В.М., Сухоруков В.В. Магниетермическое получение порошков ниобия // Металлы. 2010. № 2. С. 16–22.
  15. Орлов В.М., Крыжанов М.В. Восстановление оксидных соединений ниобия магнием в режиме горения // Неорган. материалы. 2019. Т. 55. № 6. С. 604–608. https://doi.org/10.1134/S0002337X19050142
  16. Shekhter L.N., Tripp T.B., Lanin L.L. Method for Producing Tantallum/Niobium Metal Powders by the Reduction of Their Oxides with Gaseous Magnesium: US Pat. 6171363.
  17. Shekhter L.N., Tripp T.B., Lanin L.L. et al. Metal Powders Produced by the Reduction of the Oxides with Gaseous Magnesium: US Pat. 6558447.
  18. Haas D., Schnitter C. Production of Capacitor Grade Tantalum and Niobium Powders Using the New Magnesium Vapour Reduction Process // Proc. EMC. Dresden. 2005.
  19. Schnitter C., Merker U., Michaelis A. New Niobium Based Materials for Solid Electrolyte Capacitors // Proc. 22nd Capacitor and Resistor Technol. Symp. New Orleans. 2002. P. 26–31.
  20. Kumar T.S., Kumar S.R., Rao M.L., Prakash T.L. Preparation of Niobium Metal Powder by Two-Stage Magnesium Vapor Reduction of Niobium Pentoxide // J. Metall. 2013. V. 2013. P. 629341. https://doi.org/10.1155/2013/629341
  21. Park S.J., Hwang S.M., Wang J. et al. Metallic Niobium Powder Reduced by Atmospheric Magnesium Gas with Niobium Pentoxide Powder // Mater. Trans. 2021. V. 62. № 1. P. 34–40. https://doi.org/10.2320/matertrans.MT-M2020241
  22. Орлов В.М., Крыжанов М.В., Калинников В.Т. Восстановление оксидных соединений ниобия парами магния // Докл. АН. 2015. Т. 465. № 2. С. 182–185. https://doi.org/10.7868/S0869565215320146
  23. Орлов В.М., Крыжанов М.В. Влияние состава прекурсора и условий восстановления на характеристики магниетермических порошков ниобия // Металлы. 2016. № 4. С. 20–26.
  24. Хаас Х., Бартманн У., Комея Т., Сато Н., Штарк Х.К. Способ получения ниобиевых и танталовых порошков // Пат. РФ. 2397843. 2010. Б.И. № 24.
  25. Okabe T.H., Iwata S., Imagunbai M. et al. Production of Niobium Powder by Preform Reduction Process Using Various Fluxes and Alloy Reductant // ISIJ Int. 2004. V. 44. № 2. P. 285–293. https://doi.org/10.2355/isijinternational.44.285
  26. Орлов В.М., Киселев Е.Н. Восстановление оксидных соединений ниобия парами магния в интервале 540–680°С // Неорган. материалы. 2022. Т. 58. № 12. С. 829–835. https://doi.org/10.31857/S0002337X22080097
  27. Орлов В.М., Крыжанов М.В., Князева А.И., Осауленко Р.Н. Порошки ниобия с мезопористой структурой // Физикохимия поверхности и защита материалов. 2018. Т. 54. № 5. С. 444–449. https://doi.org/10.1134/S0044185618050297
  28. Müller R., Bobeth M., Brumm H. et al. Kinetics of Nanoscale Structure Development During Mg-vapour Reduction of Tantalum Oxide // Int. J. Mater. Res. 2007. V. 98. № 11. P. 1138–1145. https://doi.org/10.3139/146.101567
  29. Baba M., Ono Y., Suzuki R.O. Tantalum and Niobium Powder Preparation from Their Oxides by Calciothermic Reduction in the Molten CaCl2 // J. Phys. Chem. Solids. 2005. V. 66. № 2–4. P. 466–470. https://doi.org/10.1016/j.jpcs.2004.06.042
  30. Baba M., Kikuchi T., Suzuki R.O. Niobium Powder Synthesized by Calciothermic Reduction of Niobium Hydroxide for Use in Capacitors // J. Phys. Chem. Solids. 2015. V. 78. P. 101–109. https://doi.org/10.1016/j.jpcs.2014.11.014
  31. Suzuki N., Suzuki R.O., Natsui S., Kikuchi T. Branched Morphology of Nb Powder Particles Fabricated by Calciothermic Reduction in CaCl2 Melt // J. Phys. Chem. Solids. 2017. V. 110. P. 101–109. https://doi.org/10.1016/j.jpcs.2017.05.032
  32. Трусов Б.Г. Программная система ТЕРРА для моделирования фазовых и химических равновесий в плазмохимических системах // 4 Междунар. симп. по теоретической и прикладной плазмохимии. Иваново. 2005. http://main.isuct.ru/files/konf/ISTAPC2005/proc/2-11.pdf, свободный (дата обращения 12.04.2023).
  33. Орлов В.М., Крыжанов М.В. Термодинамическое моделирование процесса магниетермического восстановления танталатов магния и лития // Неорган. материалы. 2015. Т. 51. № 6. С. 680–684. https://doi.org/10.7868/S0002337X15060111
  34. Орлов В.М., Крыжанов М.В. Получение нанопорошков тантала магниетермическим восстановлением танталатов // Металлы. 2015. № 4. С. 93–97.
  35. Волков А.И., Жарский И.М. Большой химический справочник. Минск: Современная школа, 2005. 608 с.
  36. Delheusy M., Stierle A., Kasper N. et al. X-ray Investigation of Subsurface Interstitial Oxygen at Nb/Oxide Interfaces // Appl. Phys. Lett. 2008. V. 92. P. 101911. https://doi.org/10.1063/1.2889474
  37. Несмеянов А.Н. Давление пара химических элементов. М.: Изд-во АН СССР, 1961. 396 с.
  38. Орлов В.М., Крыжанов М.В., Киселев Е.Н. Особенности формирования пористой структуры порошков тантала и ниобия при магниетермическом восстановлении танталата и ниобата лития // Неорган. материалы. 2020. Т. 56. № 9. С. 986–992. https://doi.org/10.31857/S0002337X20080114
  39. Sing K.S.W. et al. Reporting Physisorption Data for Gas/Solid Systems with Special Reference to the Determination of Surface Area and Porosity (Recommendations 1984) // Pure Appl. Chem. 1985. V. 57. № 4. P. 603–619.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2.

Download (196KB)
Indexing metadata
3.

Download (143KB)
Indexing metadata
4.

Download (150KB)
Indexing metadata
5.

Download (3MB)
Indexing metadata
6.

Download (112KB)
Indexing metadata
7.

Download (183KB)
Indexing metadata
8.

Download (151KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2023 М.В. Крыжанов, В.М. Орлов

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».